Все о минерале кварц.

Было обнаружено, что некоторые поставляемые промышленностью высококачественные синтетические кварцы обладают синей люминесценцией под действием ионизирующих излучений при низких температурах (Alonso и др., 1983). При возбуждении кварца с помощью импульсного источника электронов с энергией 500 кэВ при температуре 4,2 К некоторые исследователи обнаружили испускаемое излучение с энергией около 2,7 эВ (463 нм). Это же возбуждение вызывает кратковременное поглощение света с длиной волны 215 нм. Сходная, сохраняющаяся после возбуждения полоса поглощения в ультрафиолетовой области приписывалась влиянию дефектов — кислородных вакансий. В статье указывается на существование трех перекрывающихся линий с различными температурами гашения и максимумами при 440, 425 и 380 нм. Термическое гашение этих линий происходит соответственно в интервалах 120-160, 170-210 и 220-270 К. Полосу при 380 нм можно уничтожить интенсивным облучением электронами при комнатной температуре или с помощью электродиффузии в атмосфере водорода. Полагают, что эта полоса возникает в результате рекомбинации электрона и дырки, расположенных вблизи скомпенсированного примесью щелочи иона алюминия. Происхождение полос при 440 и 425 нм неизвестно. Считается, что эти наблюдения могут лечь в основу отборочных испытаний блоков кварца, предназначенных для устройств с точной регулировкой частоты.

Цвет аметиста зависит от присутствия в кристалле железа. В нормальных условиях железо вызвало бы желтую (цитриновую) или зеленую окраску. Часть этого материала могла подвергнуться облучению, обусловившему аметистовую окраску, которая после нагревания снова переходит в первоначальную. Получить аметист из чистого бесцветного горного хрусталя невозможно. Для этого обязательно присутствие в нем железа.

Некоторые окрашенные в розовый цвет кварцы изучены Машмейе-ром и Леманом (Maschmeyer, Lehmann, 1982) методом электронного парамагнитного резонанса. Оказалось, что цвет, по крайней мере для некоторых розовых кварцев, обусловлен присутствием радиационных дефектов с неспаренными электронами у атомов кислорода, общих для замещающих ионов алюминия и фосфора. Поглощение света, необходимое для возникновения данной окраски, происходит вследствие вызванного светом переноса дырки внутри группы.

В заметке об огненном агате Болл (Ball, 1978) утверждает, что игра цветов в нем происходит из-за особенностей строения вростков бе-та-гётита, образующего правильные слоистые отложения в этом агате. К моменту написания книги данная теория еще не была апробирована.

Если ограничиться рассмотрением лишь разновидностей кварца, то наличие переходных элементов влияет только на окраску цитрина, в котором цвет вызван присутствием иона окисного железа. При этом неспаренные электроны железа возбуждены до определенных энергетических уровней, с которых они возвращаются в основное состояние. Переход из основного состояния на уровень возбуждения соответствует энергии света, поглощаемого при прохождении через цитрин; его цвет характеризует остаточную энергию за вычетом той, которая поглощается при прохождении через цитрин определенных длин волн белого спектра.

Это простейший механизм возникновения окраски. Гораздо сложнее вопрос о цвете аметиста, который до недавнего времени был предметом широких дискуссий. Сейчас известно, что этот цвет возникает при облучении кварца, содержащего железо, причем образуются центры окраски, связанные с появлением дефектов. Дефект может оказаться способным захватить электрон или дырку. Электронные центры окраски имеют лишний электрон, захваченный теми позициями, в которых обычно в данном материале электроны отсутствуют. Когда электрон покидает позицию, где обычно должна находиться электронная пара, неспаренный электрон и образовавшаяся дырка совместно вызывают окрашивание (дырочный центр окраски). Подобный механизм действует в случае дымчатого кварца, который вкратце уже рассматривался.